DE2333644A1

DE2333644A1 - Hohlwandiger, verformbarer ring und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2333644A1
Application number: DE19732333644
Authority: DE
Inventors: Maurice Moulin; Michel Roze; Jean Vivien
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1974-01-24
Also published as: DE2333644C2; US3903931A; FR2191633A5; GB1421960A; CH575078A5

Description

Hohl wandiger., ver formbarer Ring und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen hohlwandigen, verformbaren Ring und eine Verfahren zu dessen Herstellung.

Es gibt zahlreiche Fälle, in denen man auf einen zylindrischen Bauteil, der sich im Innern eines gleichmäßig zylindrischen Hohlraumes befindet, eine Vorspannung ausüben und dabei Dichtheit zwischen diesem Bauteil und der Wand des Hohlraums in Längs- und in Querrichtung sicherstellen will. Das ist besonders der Fall bei Wärmeisolierung von Leitungen für Kernreaktoren wie z.B. solchen gemäß der deutschen Patentanmeldung P 22 4j5 995.8 vom 7.9.I972.

410-(B4550O)BgFIs

309884/1 1OS

2333344

Eine Lösung besteht darin, einen hohlwandigen verformbaren Ring zu benutzen, in den man eine Flüssigkeit einpreßt, um eine Verformung der Wände des Ringes zu bewirken und auf diese Weise durch Abstützung an den inneren Wänden des äußeren Kanals eine Vorspannung auf den inneren Kanal auszuüben und so die Abdichtung zwischen den beiden Kanälen zu<-bewirken.

In diesem Falle muß die Außenfläche des genannten Ringes sich im plastischen Bereich ausdehnen, um das Montagespiel wettzumachen, und die Innenfläche muß sich verringern. Wenn das Spiel zwischen der Innenfläche und dem zusammenzupressenden Bauteil' zu groß ist, bilden sich in der Wand des Ringes Falten. Diese Falten können Haarrisse bilden, durch die das in der Leitung enthaltene Gas austreten kann, wenn die Leitung nicht dicht ist. Um diesen Nachteil zu beheben, muß man dafür sorgen, daß die Wände des Ringes im elastischen Bereich arbeiten, damit sie sich nicht bleibend verformen.

Die Erfindung betrifft einen Ring mit verformbarer Wand und ein Verfahren zur Herstellung des genannten Ringes, .durch das die obengenannten Nachteile gemildert werden und insbesondere sichergestellt wird, daß das den Ring bildende Metall im elastischen Bereich arbeitet.

Der erfindungsgemäße hohlwandige, verformbare Ring ist dadurch gekennzeichnet, daß er als kranzförmiger hohler Drehkörper gestaltet ist, der durch zwei zu einander koaxiale Wände gebildet ist, nämlich durch eine innere und eine äußere Wand, die durch zwei HcIb-Ririgwülste miteinander verbunden sind, welche die-

309884/1105 ORIGINAL INSPECTED

selbe Achse wie die genannten Wände haben, und daß jede dieser Wände einspringende Wellen, aufweist, die regelmäßig über ihren Umfang verteilt und zur Achse des Ringes parallel sind, ferner deren Länge etwas größer als die Hälfte der Breite des Ringes ist und die abwechselnd zum einen und zum anderen der beiden Halb-Ringwülste hin ausmünden.

Bei einer ersten Ausführungsform ist der genannte Ring zylindrisch, bei einer zweiten kegelstumpfförmig, bei einer dritten kugelzonenfcrmig.

Man erhält also das gewünschte Ergebnis, indem man auf jeder der Wände des Ringes Wellen vorsieht. Die Verformungen des Ringes werden in der Tat durch das Palten oder Entfalten der genannten Wellen aufgenommen. Damit der Ring abdichtet, sind die Wellen, die von jedem der beiden halbtorusförmigen Ränder ausgehen, so ausgeführt, daß sie etwas mehr als die halbe Breite des genannten Ringes einnehmen.

Das Verfahren zur Herstellung des verformbaren Ringes besteht darin, daß zunächst eine mit Wellen versehene Innenwand in Form eines zylindrischen Bleches, dessen Ränder nach außen in Form zweier Ringwülste-Viertel gedruckt werden, ferner eine Außenwand in Form eines zylindrischen, mit Wänden versehenen Bleches sowie zwei Ringwulst-Viertel hergestellt werden und daß sodann diese beiden Ringwulst-Viertel an die Innenwand und an die Außenwand angeschweißt v/erden, um den Ring zu bilden.

309884/1105

Die Erfindung sei nun anhand der Beschreibung und Zeichnung - keineswegs allein möglichen - Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Gesamtansicht des Ringes in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Teiles des Ringes, welche die Art und Weise des Zusammenbaues der Wände des Ringes zeigt, und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Anwendung des Ringes.

In Fig. 1 hat der Ring 2, der Gegenstand der Erfindung, diejallgemeine Form eines zylindrischen, hohlen Ringes, der von einer äußeren Wand, einer inneren Wand 6 und je einem halben Ringwulst (Torus) an jedem Ende begrenzt wird. Die Außenwand 4 ist durch einen zylindrischen, aus Blech bestehenden Mantelschuß mit der Achse XX' gebildet. Dieser Manftelschuß weü Wellenl2 auf, die durch Verformung des Mantels erzeugt sind. Diese Wellen, haben die Form je eines Halbzylinders, der mit einer zur Achse XX' des Ringes parallelen Achse an einem Ende des Ringes auf dem halben Ringwulst 8 oder 1 0 beginnt und nahe dem anderen Rande des Ringes mit einer Abrundung l4 endet.

Jede Welle hat eine Länge, die etwas größer als die halbe Breite H des Ringes ist. Diese Wellen beginnen abwechselnd an dem einen oder dem anderen der beiden halben Ringwülste 8 und 10.

Die innere Wand 6 hat ebenfalls die Form eines zylindrischen Mantelschusses und ist mit Wellen 15 versehen, die hinsichtlich ihrer Form und ihrer Verteilung den

309884/1105

Wellen 12 der äußeren Wand völlig gleichen. Die innere Wand 6 endet mit je einer äußeren Abrundung 16 und l8, deren jede also ein Viertel des Ringwulstes bildet.

Den Ring schließen zwei äußere Ringwulst-Viertel 20 und 22. Jedes dieser Ringwulst-Viertel ist einerseits an die äußere Wand 4 und andererseits an den Rand der Ringwulst-Viertel 16 und 18 angeschweißt (die Schweißnähte sind in der Zeichnung mit 25 bezeichnet); so ist ein dichter Ring entstanden. Der Teilschnitt zeigt, daß der Hohlraum 24 des Ringes im allgemeinen die Form eines Rechteckes mit zwei anschließenden Abrundungen hat, die den Halb-Wülsten 8 und 10 zugehören.

Der Ringwulst weist ferner zwei öffnungen 26 und 28 auf, die an die beiden HaIb-RingwUlste 8 und 10 z. B. angeschweißt sein können und die den Zweck haben, Druckflüssigkeit einzuführen. Es können aber auch mehr als zwei öffnungen angeordnet werden; dann ist das Einlassen von Druckflüssigkeit und das Ablassen von Luft leichter.

Dank der Bildung der Wellen 12 und ihrer Rückbildung arbeitet das Metall auf der ganzen Breite des Ringes immer im elastischen Bereich, wobei die Wellen ineinander übergehen. Ferner ist, da die Wellen sich nicht über die ganze Breite des Ringes 2 erstrecken, stets eine Abdichtung zwischen der äußeren Leitung und dem Ring 2 einerseits und der vorzuspannenden inneren Leitung 27 und dem Ring 2 andererseits vorhanden.

Nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird der verformbare Ring aus vier Teilen

309884/1105^

angefertigt, nämlich einer äußeren Fläche 4, einer inneren Fläche 6 und zwei Paaren von Ringwülsten 20 und 22. Diese einzelnen Bauteile werden dann zu dem erfindungsgemäßen Ring zusammengeschxieißt.

Die Innenfläche 6 besteht aus einem rechteckigen Blech, dessen abgewickelte Länge dem mittleren Durchmesser des Ringes entspricht. Dann werden die Wellen durch Drücken mittels Drückrolle hergestellt und die Enden des rechteckigen Bleches.durch Schweißen miteinander verbunden; der auf der Innenseite der Innenwand 6 entstehende Durchmesser ist der Innendurchmesser des Ringes 2,

Sodann werden die Ränder des Bleches so verformt, daß die inneren Ringwulst-Viertel 16 und 18 entstehen. Zu diesem Zweck wird das Blech in ein entsprechend geformtes Drückfutter gespannt und der Rand des Bleches auswärts gedrückt; dabei wird der Unterschied der Umfangslängen durch das Glattdrücken der vorher eingedrückten Wellen ausgeglichen. So entsteht eine bandförmige Umrandung ohne Wellen, ohne Änderung der Blechdicke, mit dem mittleren Durchmesser des Ringes.

Die äußeren Ringwulst-Viertel 20 und 22 entstehen aus je einem flachen Blechring von gleicher Dicke wie derjenigen der äußeren und der inneren V/and, der in ein entsprechend geformtes Drückfutter eingespannt und dann dirch Drücken zurückgebogen wird, wobei der Überschuß der Umfangslängen des Außendurchmessers die V/ellen29 bildet; diese entsprechen den Wellen, die an der Außenseite 4 des Ringes erforderlich sind.

309884/1 1 OS

Der Innendurchmesser des den Rohling bildenden flachen Blechringes ist der mittlere Durchmesser .des Ringes; dabei ist der Außendurchmesser gleich dem mittleren Durchmesser, vermehrt um zweimal die Abwicklung des Ringwulst-Viertels #

So entsteht ein Ringwulst-Viertel, das an seinem Innendurchmesser einen Rand ohne Wellen von der Dicke des Bleches und von einem Innendurchmesser gleich dem mittleren Durchmesser des Ringes hat und das ohne weiteres an die äußere bandförmige Umrandung des Innenbleches 6 angeschweißt werden kann. Sein Außendurchmesser nach dem Drücken ist gleich dem Außendurchmesser des Ringes.

Die Außenfläche 4 ist aus einem rechteckigen Blech hergestellt, dessen Länge gleich der Umfangslänge des um das Doppelte der Abwicklung des äußeren Ringwulst-Viertels vermehrten mittleren Durchmessers ist. Nachdem die Wellen 12 durch Drücken mittels Druckrolle hergestellt sind, werden die beiden Enden des Bleches 4 miteinander verschweißt. So entsteht die Außenfläche des Ringes; der Außendurchmesser des Bleches ist gleich dem Außendurchmesser des Ringes.

Dann brauchen nur noch die Werkstücke miteinander verschweißt zu werden, und der hohlwandige Ring ist fertig. Da die anfängliche Dicke des Metalls bei den Verformungen des Ringes erhalten bleibt, können die den Ring bildenden Bleche von geringerer Dicke sein.

Der Ausdruck "Bleche" ist ganz allgemein zu verstehen, d. h. er gilt nicht nur für Stahlblech, sondern auch für Aluminium, Legierungen des Aluminiums oder Kupfer. Bei gewissen An-

309884/1105

-O-

Wendungen können als Werkstoffe auch Kunststoffe wie Polyamide oder Polytetrafluorethylen verwendet werden.

Fig. 3 zeigt als ein Beispiel die Anwendung eines erfindungsgemäß eh Ringes auf die Wärmeisolierung einer Leitung 30. Die Wärmeisolierung 32.ist von einer Reihe 2 (nur einer ist¹ gezeigt) umgeben, die zwischen der Leitung 30 und der Wärmeisolierung 32 angeordnet sind. Wenn Druckflüssigkeit in den Ring eingepreßt wird, ergibt der Ring eine Vorspannungspressung auf die Wärmeisolierung und sichert dabei zugleich die Längsdichtung der Anlage.

Die erfindungsgemäßen hohlwandigen Ringe sind offenbar auch für andere Zwecke als die hier gezeigte Wärmeisolierung eines Behälters verwendbar. Sie sind insbesondere für Vorspannung zylindrischer Behälter oder Keramikröhren durch Zwischenanordnung eines Ringes zwischen dem Beton und einem äußetai Reifen, der durch Bandeisen gebildet sein kann, das in einer oder mehreren Lagen in einfachen oder sich kreuzenden Schraubenlinien ohne Vorspannung herumgewickelt sein kann. In diesem Falle geschieht die Vorspannung ganz gleichförmig, indem der hohle Ring mit Druckflüssigkeit gefüllt wird.

309884/1105

Claims

-9- 23336U Ansprüche

1. ) Hohlwandiger, ver-formbarer Ring, dadurch gekennzeichnet, daß er als kranzförmiger hohler Drehkörper (2) gestaltet ist, der durch zwei zueinander koaxiale Wände (4, 6) gebildet ist, nämlich durch eine innere (6) und eine äußere (4) Wand, die durch zwei Halb-Ringwünlste (8, 10) miteinander verbunden sind, welche dieselbe Achse (XX^!) wie die .genannten Wände haben, und daß jede dieser Wände einspringende Wellen (12, 15) aufweist, die regelmäßig über ihren Umfang verteilt und zur Achse (XX¹) des Ringes (2) parallel sind, ferner deren Länge etwas größer als die Hälfte der Breite des Ringes (2) ist und die abwechselnd zum einen und zum anderen der beiden HaIb-Ringwülste (8, 10) hin ausmünden.

2. Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zylindrisch ist.

3· Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er kegeistumpfförmig ist.

4. Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er kugelzonenförmig ist.

5· Verfahren zur Herstellung des verformbaren Ringes nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine mit Wellen versehene Innenwand in Form eines zylindrischen Bleches, dessen Ränder nach außen in Form zweier Ringwülste-Viertel

309884/1105

gedrückt werden; ferner eine Außenwand In Form eines zylindrischen, mit Wänden versehenen Bleches sowie zwei Ringwulst-Viertel hergestellt v/erden und daß sodann diese beiden Ringwulst-Viertel an die Innenwand und an die Außenwand angeschweißt werden, um den Ring zu bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Innenwand, in ein rechteckiges Blech, dessen Länge dem Umfang beim mittleren Durchmesser des Ringes entspricht, Wellen mittels Drückrolle eingedrückt werden, sodann dieses Blech zylindrisch gebogen wird und seine Enden miteinander ver^- schweißt werden und schließlich die Ränder dieses Bleches auswärts so gedrückt werden, daß sie die beiden inneren Viertel der beiden Ringwülste bilden.

7- Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß Jedes der beiden äußeren Ringwulst-Viertel aus einem ebenen Blechring von gleicher Dicke wie die Wände durch Auswärtsdrücken seines Außenrandes hergestellt wird, wobei der Überschuß an Umfangslänge des Außendurchmessers die Wellen ergibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche aus Stahl oder Aluminium oder Aluminiumlegierung oder Kupfer bestehen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche aus Kunstharz bestehen.

309884/1105

Leerseite